Yksi yleisimmistä fossiilisia polttoaineita – öljyä, maakaasua ja hiiltä – koskevista uskomuksista on, että nämä aineet ovat peräisin dinosauruksista. On jopa öljy-yhtiö Sinclair, joka käyttää Apatosaurusta ikoninaan. Tämä dinojen alkuperästä kertova tarina on kuitenkin myytti. Se, mikä on totta: nämä polttoaineet saivat alkunsa kauan, kauan sitten – aikana, jolloin nuo ”kauheat liskot” vielä kulkivat maapallolla.
Fossiiliset polttoaineet varastoivat energiaa niiden molekyylit muodostavien atomien välisiin sidoksiin. Polttoaineiden polttaminen hajottaa nämä sidokset. Tällöin vapautuu energiaa, joka alun perin tuli auringosta. Vihreät kasvit olivat miljoonia vuosia sitten fotosynteesin avulla lukinneet tuon aurinkoenergian lehtiinsä. Eläimet söivät osan näistä kasveista, jolloin energia siirtyi ravintoverkossa ylöspäin. Toiset kasvit vain kuolivat ja mätänivät.
Kaikki nämä organismit voidaan kuolemansa jälkeen muuttaa fossiilisiksi polttoaineiksi, toteaa Azra Tutuncu. Hän on geotieteilijä ja öljyinsinööri Colorado School of Minesissä Goldenissa. Siihen tarvitaan kuitenkin oikeat olosuhteet, kuten hapeton (anoksinen) ympäristö. Ja aikaa. Paljon aikaa.
Nykyisin polttamamme hiili sai alkunsa noin 300 miljoonaa vuotta sitten. Silloin maapallolla vaelsivat dinosaurukset. Mutta ne eivät sulautuneet hiileen. Sen sijaan suolla ja rämeillä kasvavat kasvit kuolivat. Kun nämä viherkasvit vajosivat näiden kosteiden alueiden pohjalle, ne osittain hajosivat ja muuttuivat turpeeksi. Kosteikot kuivuivat. Muut aineet laskeutuivat ja peittivät turpeen. Lämmön, paineen ja ajan myötä turve muuttui hiileksi. Kivihiilen louhimiseksi ihmisten on nyt kaivettava syvälle maahan.
Opetushenkilöstö ja vanhemmat, tilaa The Cheat Sheet
Viikoittaiset päivitykset, jotka auttavat sinua käyttämään Science News for Students -julkaisuja oppimisympäristössä
Petroli – öljy ja maakaasu – on peräisin prosessista, joka alkoi muinaisissa merissä. Pienet planktoniksi kutsutut eliöt elivät, kuolivat ja vajosivat noiden valtamerten pohjalle. Kun roskat laskeutuivat veden läpi, ne peittivät kuolleen planktonin. Mikrobit söivät osan kuolleista planktonista. Kemialliset reaktiot muuttivat näitä hautautuneita materiaaleja edelleen. Lopulta muodostui kaksi ainetta: vahamainen kerogeeni ja musta terva nimeltä bitumi (yksi öljyn ainesosista).
Kerogeeni voi muuttua edelleen. Kun rauniot hautaavat sitä yhä syvemmälle, kemikaali kuumenee ja siihen kohdistuu yhä suurempi paine. Jos olosuhteet muuttuvat juuri sopiviksi, kerogeeni muuttuu hiilivedyiksi (vedystä ja hiilestä muodostuviksi molekyyleiksi), jotka tunnemme raakaöljynä. Jos lämpötila kuumenee entisestään, kerogeeni muuttuu vielä pienemmiksi hiilivedyiksi, jotka tunnemme maakaasuna.
Öljyn ja kaasun sisältämät hiilivedyt ovat vähemmän tiheitä kuin maankuoressa oleva kivi ja vesi. Tämä saa ne kulkeutumaan ylöspäin, ainakin kunnes ne jäävät loukkuun johonkin maakerrokseen, jonka ohi ne eivät pääse liikkumaan. Kun näin tapahtuu, ne kerääntyvät vähitellen. Näin niistä muodostuu varasto. Ja ne pysyvät siinä, kunnes ihmiset porautuvat alaspäin vapauttaakseen ne.
Paljonko niitä on?
Ei ole mitään keinoa tietää, kuinka paljon hiiltä, öljyä ja maakaasua on haudattuna maapallon sisällä. Edes numeron asettaminen tuolle määrälle ei olisi kovin hyödyllistä. Osa näistä fossiilisista polttoaineista on yksinkertaisesti sellaisissa paikoissa, joista ihmiset eivät voi turvallisesti tai kohtuuhintaisesti louhia niitä.
Ja tämäkin voi muuttua ajan myötä, Tutuncu huomauttaa.
Joitakin 20 vuotta sitten tutkijat tiesivät hänen mukaansa, mistä löytyisi niin sanottuja ”epätavanomaisia luonnonvaroja”. Nämä olivat öljy- ja kaasukertymiä, joita ei voitu saada perinteisillä poraustekniikoilla. Mutta sitten yritykset keksivät uusia ja edullisempia tapoja nostaa näitä resursseja esiin.
Yksi näistä menetelmistä on hydraulinen murtaminen. Se tunnetaan paremmin nimellä murtaminen, ja siinä poraajat ruiskuttavat veden, hiekan ja kemikaalien sekoitusta syvälle maahan pakottaakseen öljyn ja kaasun ulos. Tutuncu sanoo, että lähitulevaisuudessa ”en usko, että meiltä loppuu . Kyse on vain tekniikan parantamisesta.”
Fossiilisten polttoaineiden polttaminen tuottaa hiilidioksidia ja muita kasvihuonekaasuja. Nämä voivat edistää ilmastonmuutosta ja ilmaston lämpenemistä. Tästä syystä monet tiedemiehet ovat varoittaneet, että ihmisten pitäisi lopettaa fossiilisten polttoaineiden käyttö. Vaihtoehdot, kuten tuuli- ja aurinkovoima, eivät tuota kasvihuonekaasuja.
Fossiilisista polttoaineista luopuminen kokonaan ei kuitenkaan ole helppoa ainakaan lähitulevaisuudessa, Tutuncu sanoo. Näitä aineita käytetään muuhunkin kuin vain energian tuottamiseen. Muovit ja monet muut tuotteet sisältävät fossiilisia polttoaineita resepteissään. Tutkijoiden ja insinöörien on keksittävä ympäristöystävällisiä korvaavia tuotteita kaikille näille tuotteille, jos yhteiskunta päättää luopua nykyisestä riippuvuudestaan fossiilisista polttoaineista.